CN103325627A

CN103325627A - 一种10kv快速智能柱上断路器

Info

Publication number: CN103325627A
Application number: CN2012100746427A
Authority: CN
Inventors: 王建强
Original assignee: Shenzhen Jinbolian Electric Power Technology Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Jinbolian Electric Power Technology Co Ltd
Priority date: 2012-03-20
Filing date: 2012-03-20
Publication date: 2013-09-25

Abstract

本发明公开了一种10KV快速智能柱上断路器，由断路器本体和智能控制箱两部分构成，由多芯屏蔽电缆连接，采用环氧树脂固封极柱，耐候性好，抗老化，防紫外线，高强度，电气绝缘性能优良；采用小型一体化设计，在极柱内集成电流和电压互感器，结构紧凑，易于安装维修；采用快速算法，能够在10ms内给出保护出口信号，并结合永磁机构的快速机械特性，在25ms内切除并隔离线路故障；实现了单相接地故障检测功能(包括小电流接地)；实现了断路器运行状态、机械特性的自诊断技术，提高维护效率；采用低功耗设计技术，利用太阳能供电和CT供电，互为补充，无须外接电源，即可实现电动操作；具有以太网口，提供了IEC61850规约接口。

Description

一种10KV快速智能柱上断路器

技术领域

本发明属于智能电器领域，具体涉及一种10KV快速智能柱上断路器。

背景技术

目前，中高压断路器智能化程度较低，传统式断路器存在很多缺点不足，不能适应智能配电网发展的需要。

智能断路器与传统式断路器相比较，不仅有对过载长延时、短路短延时、瞬时动作保护、单相接地保护、负载监控保护等参数均可以设定的功能，而且具有测量显示功能。测量出的数据既可就地显示也可以将数据传输到上位机进行显示，自诊断功能可实现对断路器运行状态检测以及通信功能。当电力网络进行通信组网时，智能断路器可用为电力自动化网络的远程终端实现“四遥”，即所谓的遥测、遥信、遥控以及遥调，而且智能断路器支持多种协议以适用不同的组网要求，现场应用灵活。

智能永磁机构真空断路器的推广和应用，可实现配电网络拓扑的重构，快速实现故障定位、隔离和恢复供电，改善电网的稳定性、安全性、可靠性，提高电网运行效率，实现高级配电自动化，构建绿色电力***。

本发明采用真空灭弧技术、复合绝缘技术、永磁驱动开关技术、智能控制技术、远程自诊断技术，进行计算机优化设计和仿真计算，研制成功集测量、保护、控制、通讯、电源为一体的10KV快速智能柱上永磁机构真空断路器。

发明内容

本发明解决上述问题提供一种采用真空灭弧技术、复合绝缘技术、永磁驱动开关技术、智能控制技术、远程自诊断技术，进行计算机优化设计和仿真计算，研制成功集测量、保护、控制、通讯、电源为一体的10KV快速智能柱上永磁机构真空断路器。

为解决上述问题，本发明通过以下方案来实现：一种10KV快速智能柱上断路器，由断路器本体和智能控制箱两部分构成，两者之间由多芯屏蔽电缆连接。

所述断路器本体由环氧树脂固封极柱、真空灭弧室、永磁操作机构、绝缘拉杆、上下导电体等构成。

所述智能控制箱由智能控制器、储能电容、备用电池构成，该智能控制器根据采集的电压和电流参数，实时监测线路状况；线路出现故障时，智能控制器在半个周期内形成故障判据，命令永磁操作机构动作，在21ms内切除故障电流；并通过GPRS向主站报告故障信息及断路器状态信息。

所述断路器本体的内部集成了CT和CVT，减小了设备体积，方便安装，易于实现智能控制。

所述断路器本体内部集成了温度传感器和位移传感器，可在线检测开关触头的温度及开关行程，具有自诊断功能，实现了设备的智能化管理。

所述智能控制器采用模块化设计，包括CPU模块、数据采集模块、电源管理模块、永磁驱动模块、通信模块。

所述智能控制器基于高速DSP，采用滑动窗口FFT算法，能够在半个周波内给出保护出口信号，并结合永磁机构快速动作特性，在25ms内切除并隔离线路故障；为了消除涌流的影响，综合运用了信号特征比对与数字滤波技术，消除了因瞬时干扰所造成的误动。

所述智能控制器提供电流三段式保护、单相接地保护、低电压闭锁等继电保护功能，可实现故障隔离和故障定位；尤其对于小电流接地故障，通过计算并比较特征频带内暂态零序电流分量幅值，能有效确定故障线路。具有重合闸功能。

所述智能控制器的电源管理模块采用低功耗设计技术，支持PT供电、CT自供电、备用蓄电池及太阳能供电；所述备用蓄电池提供充放电管理功能，自动进行蓄电池活化。

所述智能控制器的通信模块支持电力标准通信协议，支持IEC61850协议；具有故障录波功能，可记录多达5000条事件记录，并集成了以太网口，支持光口和电口连接，并集成了GPRS模块，方便与主站通信。

本发明采用环氧树脂固封极柱，耐候性好，抗老化，防紫外线，高强度，电气绝缘性能优良；本发明采用小型一体化设计，在极柱内集成电流和电压互感器，结构紧凑，易于安装维修；本项目采用快速算法，能够在10ms内给出保护出口信号，并结合永磁机构的快速机械特性，在25ms内切除并隔离线路故障；本项目实现了单相接地故障检测功能(包括小电流接地)；本项目实现了断路器运行状态、机械特性的自诊断技术，提高了维护效率；本项目采用低功耗设计技术，利用太阳能供电和CT供电，互为补充，无须外接电源，即可实现电动操作；本发明具有以太网口，提供了IEC61850规约接口。

本发明的有益效果如下：

1、采用环氧树脂固封极柱，耐候性好；憎水性强，绝缘性好；

2、采用永磁机构驱动，部件少，可靠性高；

3、使用真空灭弧，不充SF6气体、不充油，无气体***的可能；对环境无任何污染，绿色环保；

4、同时采集线路电压电流参数，运用快速算法，结合永磁机构的快速机械特性，实现了断路器的快速保护，能够在21ms内切断故障电流；

5、采用低功耗设计技术，支持太阳能供电，符合绿色环保理念；

6、实现小电流接地故障判断；

7、集成CT和CVT，小型化，易测量；

8、具有在线检测和自诊断能力；

9、具有三段电流保护，功率方向保护，电压闭锁保护，单相接地保护等特点；具有重合闸功能；

10、具有IEC61850规约接口。

附图说明

图1为本发明10KV快速智能柱上断路器电气原理图；

图2为本发明柱上安装示意图；

图3为本发明10KV快速智能柱上断路器本体结构图；

图4为本发明10KV快速智能柱上断路器控制器原理图。

具体实施方式

本发明所采用的技术方案：10KV快速智能柱上断路器由断路器本体和智能控制箱两部分构成。断路器本体由固封极柱、真空灭弧室、永磁操作机构、绝缘拉杆、嵌入式CT/CVT、温度传感器、位移传感器等构成。智能控制箱由智能控制器、储能电容、备用电源构成。智能控制器根据采集的电压和电流参数，实时监测线路状况；线路出现故障时，智能控制器在半个周期内形成故障判据，命令永磁操作机构动作，在21ms内切除故障电流；并通过GPRS向主站报告故障信息及断路器状态信息。

如图1所示，图1为10KV快速智能柱上断路器电气原理图。断路器本体和控制箱都安装在柱上，两者之间由多芯屏蔽电缆连接。电缆与本体及控制箱的连接均采用高可靠航空插头，密封防水。(见图2为柱上安装示意图)。

如图3所示，图3为10KV快速智能柱上断路器本体结构图。绝缘极柱由环氧树脂浇注而成，真空灭弧室安装在其内部；上下导电体由镀银铜柱构成，具有极低的导通电阻；CT和CVT浇注在极柱内，减小了设备体积，方便安装，易于实现智能控制；断路器本体箱体采用不锈钢材料，内外采用环氧树脂喷涂，并采用专用橡胶圈密封，适合户外复杂环境长期运行的要求；永磁操作机构安装在本体机箱内，体积小，免维护；温度传感器嵌入极柱内，位移传感器安装在本体机箱内，温度和位移信号转化为数字信号后经电缆传至控制器。

如图4所示，图4为10KV快速智能柱上断路器控制器原理图。智能控制器采用模块化设计，包括CPU模块、数据采集模块、电源管理模块、永磁驱动模块、通信模块等。

实施例一：CPU模块监测线路运行状态，根据运算结果，启动保护动作或发出报警信息。数据采集模块采集三相电压、三相电流及零序电流，进行A/D转换，把数字信号送给CPU模块。电源管理模块将输入的交流(PT或CT)，或直流(太阳能供电)，转化为直流12V，提供***电源；对蓄电池、储能电容进行充放电管理。永磁驱动电路模块根据处理器的分合闸指令，驱动线圈执行相应的动作。通信接口模块提供用以太网口和串口，支持光口和电口连接，并集成了GPRS模块，用于接收外部指令或发送本地数据。

实施例二：该智能控制器基于高速DSP，采用半周波的滑动窗口FFT算法，能够在半个周波内给出保护出口信号，并结合永磁机构，在25ms内切除并隔离线路故障；为了消除涌流的影响，综合运用信号特征比对与数字滤波技术，消除了因瞬时干扰所造成的误动。对于涌流信号，针对各种现象(如：雷电、负载变化等)，提取信号特征(如：幅值、频率、持续时间等)，建立特征比对库。CPU模块首先对采样信号进行滤波，然后快速计算；如果判断线路有故障，则进一步抽取信号特征，并与信号特征库进行比较，以消除涌流影响，提高保护动作的正确性。

实施例三：该智能控制器提供电流三段式保护、单相接地保护、低电压闭锁等继电保护功能，可实现故障隔离和故障定位；尤其对于小电流接地故障，通过计算并比较特征频带内暂态零序电流分量幅值，能有效确定故障线路。

实施例四：该智能控器支持电力标准通信协议，包括IEC61850、101、104等。

实施例五：该智能控制器具有故障录波功能，可记录多达5000条事件记录。

实施例六：该智能控制器具有自诊断功能，可在线检测开关触头的温度及开关行程，实现设备的智能化管理。

Claims

1.一种10KV快速智能柱上断路器，其特征在于：由断路器本体和智能控制箱两部分构成，两者之间由多芯屏蔽电缆连接。

2.根据权利要求1所述的10KV快速智能柱上断路器，其特征在于：所述断路器本体由环氧树脂固封极柱、真空灭弧室、永磁操作机构、绝缘拉杆、上下导电体等构成。

3.根据权利要求1所述的10KV快速智能柱上断路器，其特征在于：所述智能控制箱由智能控制器、储能电容、备用电池构成，该智能控制器根据采集的电压和电流参数，实时监测线路状况；线路出现故障时，智能控制器在半个周期内形成故障判据，命令永磁操作机构动作，在21ms内切除故障电流；并通过GPRS向主站报告故障信息及断路器状态信息。

4.根据权利要求2所述的10KV快速智能柱上断路器，其特征在于：所述断路器本体的内部集成了CT和CVT，减小了设备体积，方便安装，易于实现智能控制。

5.根据权利要求2所述的10KV快速智能柱上断路器，其特征在于：所述断路器本体内部集成了温度传感器和位移传感器，可在线检测开关触头的温度及开关行程，具有自诊断功能，实现了设备的智能化管理。

6.根据权利要求3所述的10KV快速智能柱上断路器，其特征在于：所述智能控制器采用模块化设计，包括CPU模块、数据采集模块、电源管理模块、永磁驱动模块、通信模块。

7.根据权利要求3所述的10KV快速智能柱上断路器，其特征在于：所述智能控制器基于高速DSP，采用滑动窗FFT算法，能够在半个周波内给出保护出口信号，并结合永磁机构快速动作特性，在25ms内切除并隔离线路故障；为了消除涌流的影响，综合运用了信号特征比对与数字滤波技术，消除了因瞬时干扰所造成的误动。

8.根据权利要求3所述的10KV快速智能柱上断路器，其特征在于：所述智能控制器提供电流三段式保护、单相接地保护、低电压闭锁等继电保护功能，可实现故障隔离和故障定位；尤其对于小电流接地故障，通过计算并比较特征频带内暂态零序电流分量幅值，能有效确定故障线路。具有重合闸功能。

9.根据权利要求6所述的10KV快速智能柱上断路器，其特征在于：所述电源管理模块采用低功耗设计技术，支持PT供电、CT自供电、备用蓄电池及太阳能供电；所述备用蓄电池提供充放电管理功能，自动进行蓄电池活化。

10.根据权利要求6所述的10KV快速智能柱上断路器，其特征在于：所述通信模块支持电力标准通信协议，支持IEC61850协议；具有故障录波功能，可记录多达5000条事件记录，并集成了以太网口，支持光口和电口连接，并集成了GPRS模块，方便与主站通信。